Przejdź do treści

Gwiazda przetrwała bliski kontakt z czarną dziurą

Wizja artystyczna przedstawiająca białego karła w pobliżu supermasywnej czarnej dziury.

Astronomowie odkryli gwiazdę, która musnęła olbrzymią czarną dziurę i przeżyła. Dokonali tego dzięki promieniowaniu rentgenowskiemu.

Wśród danych z obserwatoriów rentgenowskich Chandra i XMM-Newton odkryto czerwonego olbrzyma, który wędruje zbyt blisko supermasywnej czarnej dziury – obecnej w galaktyce odległej o 250 mln lat świetlnych od Ziemi. Czarna dziura znajdująca się w galaktyce GSN 069 ma masę ok. 400 000 razy większą niż Słońce, co stawia ją wśród najmniejszych na skali supermasywnych czarnych dziur.

Gdy czerwony olbrzym został schwytany przez grawitację czarnej dziury, zewnętrzne warstwy gwiazdy z wodorem zostały zerwane i porwane w kierunku czarnej dziury. Pozostawiły po sobie jądro gwiazdy – białego karła.

Według badającego obiekt Andrew Kinga z Uniwersytetu w Leicester na podstawie interpretacji danych rentgenowskich biały karzeł przeżył, ale nie uciekł. Teraz jest uwięziony na eliptycznej orbicie wokół czarnej dziury z okresem obiegu wynoszącym 9 godzin.

Gdy biały karzeł krąży tak szybko, czarna dziura ściąga z niego materię podczas największych zbliżeń (nie więcej niż 15 promieni horyzontu zdarzeń). Gwiezdny detrytus spada na dysk otaczający czarną dziurę i wywołuje impulsy rentgenowskie, które Chandra i XMM-Newton mogą wykryć. King przewiduje, że ta para obiektów będzie ponadto emitować fale grawitacyjne.

Jaka będzie przyszłość gwiazdy i jej orbity? Połączenie efektu fal grawitacyjnych i zmiana wielkości gwiazdy w miarę utraty masy powinny spowodować, że orbita stanie się bardziej kołowa i większa. Tempo utraty masy stopniowo spada, podobnie jak maleje wzrost odległości białego karła od czarnej dziury.

Astronomowie znaleźli wiele gwiazd, które zostały całkowicie rozerwane przy spotkaniu z czarną dziurą, ale jest bardzo niewiele zgłoszonych przypadków, w których gwiazda prawdopodobnie przetrwała.

Takie zbliżenia powinny być częstsze niż bezpośrednie kolizje, gdy weźmie się pod uwagę statystyczny rozkład kosmicznego ruchu, ale można je łatwo przeoczyć z kilku powodów. Po pierwsze może zająć zbyt dużo czasu masywnej, ocalałej gwieździe wykonanie pełnego obiegu wokół czarnej dziury, aby astronomowie zarejestrowali powtarzające się wybuchy. Inną kwestią jest to, że supermasywne czarne dziury, które są znacznie masywniejsze niż ta w GSN 069, mogą bezpośrednio połykać gwiazdy, zamiast pozwalać im na wejście na orbitę, gdzie z czasem stracą masę. W takim wypadku astronomowie niczego by nie zaobserwowali.

King szacuje, że biały karzeł ma masę zaledwie 0,2 masy Słońca. Jeżeli jest jądrem czerwonego olbrzyma całkowicie pozbawionego wodoru, powinien być bogaty w hel wytworzony przez fuzję atomów wodoru podczas ewolucji czerwonego olbrzyma.

Astronom dokonał prognozy na podstawie swojego scenariusza. Efekty ogólnej teorii względności oznaczają precesję osi orbity, ponieważ biały karzeł jest blisko czarnej dziury. „Kołysanie” się osi orbity powinno się powtarzać co dwa dni i może być wykrywalne przy wystarczająco długich obserwacjach.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
Star Survives Close Call with a Black Hole

GSN 069 -- A Tidal Disruption Near-Miss

Źródło: Chandra

Na ilustracji: Wizja artystyczna przedstawiająca białego karła w pobliżu supermasywnej czarnej dziury. Źródło: NASA/CXC/M. Weiss